JP3382181B2 - トンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法および特性検査装置、ならびにハードディスクドライブ装置 - Google Patents

トンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法および特性検査装置、ならびにハードディスクドライブ装置

Info

Publication number
JP3382181B2
JP3382181B2 JP19695999A JP19695999A JP3382181B2 JP 3382181 B2 JP3382181 B2 JP 3382181B2 JP 19695999 A JP19695999 A JP 19695999A JP 19695999 A JP19695999 A JP 19695999A JP 3382181 B2 JP3382181 B2 JP 3382181B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
resistance value
voltage
current value
tunnel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP19695999A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001023131A (ja
Inventor
幸司 島沢
悟 荒木
治幸 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP19695999A priority Critical patent/JP3382181B2/ja
Priority to US09/542,996 priority patent/US6473257B1/en
Publication of JP2001023131A publication Critical patent/JP2001023131A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3382181B2 publication Critical patent/JP3382181B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/098—Magnetoresistive devices comprising tunnel junctions, e.g. tunnel magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/012—Recording on, or reproducing or erasing from, magnetic disks
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
    • G11B5/3909—Arrangements using a magnetic tunnel junction
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/455—Arrangements for functional testing of heads; Measuring arrangements for heads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】本発明は、主として、トンネル磁気抵抗効
果素子の特性検査方法および特性検査装置に関する。強
磁性トンネル磁気抵抗効果素子は、磁気記録媒体等の磁
界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果膜のう
ち、特に小さな磁場変化を大きな電気抵抗変化信号とし
て読み取ることができる素子であり、このものは主とし
て、ハードディスクドライブ装置に組み込まれて使用さ
れる。
【０００３】
【従来の技術】ハードディスク（ＨＤＤ）の高密度化に
伴い、高感度、高出力の磁気ヘッドが要求されてきてい
る。このような要求に対して、強磁性層／トンネルバリ
ア層／強磁性層という多層構造からなる強磁性トンネル
磁気抵抗効果を利用したトンネル磁気抵抗効果素子が注
目されている。
【０００４】強磁性トンネル磁気抵抗効果とは、トンネ
ルバリア層を挟む一対の強磁性層間の積層方向に電流を
流す場合に、両方の強磁性層間における互いの磁化の相
対角度に依存してトンネルバリア層を流れるトンネル電
流が変化する現象をいう。
【０００５】この場合のトンネルバリア層は、薄い絶縁
膜であって、トンネル磁気抵抗効果によりスピンを保存
しながら電子が通過できるものである。トンネルバリア
層は、一般には１０Å前後の薄いＡｌ等の金属を酸化さ
せることにより形成される。
【０００６】トンネルバリア層を介して形成される両強
磁性層間における互いの磁化の相対角度が小さければト
ンネル確率は高くなるので、両者間に流れる電流の抵抗
は小さくなる。これとは逆に、両強磁性層間における互
いの磁化の相対角度が大きければトンネル確率は低くな
るので、両者間に流れる電流の抵抗は大きくなる。
【０００７】ところで、ＴＭＲ素子のＨＤＤ用ヘッドへ
の応用を考えた場合、素子の低抵抗化（抵抗を下げるこ
と）は必須である。その理由は以下の通り。つまり、Ｔ
ＭＲ素子の抵抗は基本的には、下記式（１）で表され
る。
【０００８】 Ｒσ＝Ｃσ exp(2 κ d) 式（１）
【０００９】κ＝(2 m φ／ｈ2)1/2
【００１０】ここで、dは障壁（バリア層）の厚さ、φ
はフェルミ準位から測った障壁ポテンシャルの高さであ
る。Ｃσは磁性層と絶縁層の電子状態で決まる量であ
り、近似的に二つの磁性層のフェルミ準位の積に比例す
ると考えて良い。
【００１１】上記式（１）に従うと、素子の低抵抗化を
図るためには障壁（バリア層）の厚さｄを小さくすれば
良いことが分かる。素子抵抗を小さくすることにより、
大きな電流を流すことが可能となり、その結果、大きな
出力電圧を取り出すことが可能となるからである。ま
た、静電破壊（Electro-Static Discharges）防止の観
点からも、素子が低抵抗であることは望ましい。
【００１２】ところで、ＴＭＲ素子において、障壁（バ
リア層）の厚さｄに対する抵抗値の変動は極めて大き
く、例えば、障壁（バリア層）の厚さｄが±１Å程度変
動しただけで、一桁程度の抵抗値の変動が生じてしまう
ことがあり、極端な言い方をすれば、製造過程でのわず
かの膜厚のバラツキによりＴＭＲ素子の抵抗値は１〜１
００Ω程度のバラツキも生じ得る。
【００１３】このような状況のもと、従来の、例えば、
１０ｍＡ程度の特性検査用の一定電流を用いて行う電磁
変換特性等の評価方法では、検出対象である素子によっ
ては（特に、抵抗値Ωの高い素子）、極めて高い電圧が
かかり、検査により素子本来の特性が劣化したりあるい
は素子の破壊が生じたりするおそれがあった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような実
状のものに創案されたものであって、その目的は、素子
本来の特性が劣化したりあるいは素子の破壊が生じたり
するおそれのないトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査
方法および特性検査装置ならびにハードディスクドライ
ブ装置を提供することにある。
【００１５】ＴＭＲ変化率や抵抗値といったＴＭＲ特性
は、素子に印加する電圧の大きさに依存して変化する。
従って、わずかな製造バラツキにより幅広く分布した抵
抗値を有する各ＴＭＲ素子の特性を検査するに際して
は、個々の素子にセンス電流を独立に与えて印加電圧を
一定とするのが好ましいと考えられる。この場合に、所
望の電圧を印加するための電流量を「素子にダメージを
与えたり破壊させることなく」しかも「効率良く」、導
出することができるトンネル磁気抵抗効果素子の特性検
査方法および特性検査装置、さらにはハードディスクド
ライブ装置の提供が望まれている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、トンネルバリア層と、トンネルバリア層
を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の強
磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁
気抵抗効果素子の特性検査方法であって、該方法は、検
査対象である素子を破壊させることがない初期電流値I0
を予め設定する工程と、当該初期電流値I0を素子に通電
し、電圧Ｖ 0 を測定し、これらの値より素子の概略抵抗
値である第１の抵抗値Ｒ1を求め、検査対象である素子
の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1
とにより検査電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒ1）を求める工程
と、当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う工
程と、を含んでなるように構成される。
【００１７】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法であっ
て、該方法は、検査対象である素子を破壊させることが
ない初期電流値I0を予め設定する工程と、当該初期電流
値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、これらの値よ
り素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を求め、検
査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の
第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs
／Ｒ1）を求める工程、当該第１修正電流値Ｉ1を素子に
通電し、電圧Ｖ 1 を測定し、これらの値より素子の概略
抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を求め、検査対象である
素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗値
Ｒ2とにより検査電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒ2）を求め、
当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う工程
と、を含んでなるように構成される。
【００１８】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法であっ
て、該方法は、検査対象である素子を破壊させることが
ない初期電流値I0を予め設定する工程と、当該初期電流
値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、これらの値よ
り素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を求め、検
査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の
第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs
／Ｒ1）を求める工程と、当該第１修正電流値Ｉ1を素子
に通電し、電圧Ｖ 1 を測定し、これらの値より素子の概
略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を求め、検査対象であ
る素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗
値Ｒ2とにより第２修正電流値Ｉ2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）を
求める工程と、当該第２修正電流値Ｉ2を素子に通電
し、電圧Ｖ 2 を測定し、これらの値より素子の概略抵抗
値である第３の抵抗値Ｒ3を求め、検査対象である素子
の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第３の抵抗値Ｒ3
とにより検査電流値Ｉs（Ｉ3＝Ｖs／Ｒ3）を求める工程
と、当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う工
程と、を含んでなるように構成される。
【００１９】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法であっ
て、該方法は、（１）検査対象である素子を破壊させる
ことがない初期電流値I0を予め設定する工程と、（２）
当該初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、
これらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ
1を求め、検査対象である素子の測定基準となる電圧値
Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値
Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求める工程と、（３）当該第１
修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定し、これ
らの値より素子の概略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を
求め、検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓ
と上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２修正電流値Ｉ
2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）を求める工程と、（４）当該第２修
正電流値Ｉ2を素子に通電し、電圧Ｖ 2 を測定し、これら
の値より素子の概略抵抗値である第３の抵抗値Ｒ3を求
め、検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと
上記の第３の抵抗値Ｒ3とにより第３修正電流値Ｉ3（Ｉ
3＝Ｖs／Ｒ3）を求める工程と、（５）さらに上記
（４）と実質的に同様な工程を繰り返し、最終的に第ｎ
修正電流値Ｉn（ここで、ｎは４以上の整数）を素子に
通電し、電圧Ｖ n を測定し、これらの値より素子の概略
抵抗値である第ｎ＋１の抵抗値Ｒn+1を求めるととも
に、検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと
上記の当該抵抗値Ｒn+1を用いて、検査電流値Ｉs（Ｉs
＝Ｖs／Ｒn+1）を求める工程と、（６）当該検査電流値
Ｉsにより素子の特性検査を行う工程と、を含んでなる
ように構成される。
【００２０】また、本発明の好ましい態様として、前記
初期電流値I0は、１μＡ〜２．３ｍＡの範囲内に設定さ
れる。
【００２１】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査装置であっ
て、該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電
圧を印加するための検査電流を流しつつ特性評価をする
ことができる演算回路部を備え、該演算回路部は、検査
対象である素子を破壊させることがないように設定され
た初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、こ
れらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1
を求め、検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖ
ｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより検査電流値Ｉs（Ｉ
s＝Ｖs／Ｒ1）を求め、当該検査電流値Ｉsにより素子の
特性検査を行う作用をしてなるように構成される。
【００２２】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査装置であっ
て、該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電
圧を印加するための検査電流を流しつつ特性評価をする
ことができる演算回路部を備え、該演算回路部は、検査
対象である素子を破壊させることがないように設定され
た初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、こ
れらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1
を求め、検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖ
ｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1
（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求め、当該第１修正電流値Ｉ1を素
子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定し、これらの値より素子の
概略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を求め、検査対象で
ある素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第２の抵
抗値Ｒ2とにより検査電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒ2）を求
め、当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う作
用をしてなるように構成される。
【００２３】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査装置であっ
て、該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電
圧を印加するための検査電流を流しつつ特性評価をする
ことができる演算回路部を備え、該演算回路部は、検査
対象である素子を破壊させることがないように設定され
た初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、こ
れらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1
を求め、検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖ
ｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1
（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求め、当該第１修正電流値Ｉ1を素
子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定し、これらの値より素子の
概略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を求め、検査対象で
ある素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第２の抵
抗値Ｒ2とにより第２修正電流値Ｉ2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）
を求め、当該第２修正電流値Ｉ2を素子に通電し、電圧
Ｖ 2 を測定し、これらの値より素子の概略抵抗値である
第３の抵抗値Ｒ3を求め、検査対象である素子の測定基
準となる電圧値Ｖｓと上記の第３の抵抗値Ｒ3とにより
検査電流値Ｉs（Ｉ3＝Ｖs／Ｒ3）を求め、当該検査電流
値Ｉsにより素子の特性検査を行う作用をしてなるよう
に構成される。
【００２４】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査装置であっ
て、該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電
圧を印加するための検査電流を流しつつ特性評価をする
ことができる演算回路部を備え、該演算回路部は、
（１）検査対象である素子を破壊させることがないよう
に設定された初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を
測定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第１の
抵抗値Ｒ1を求め、検査対象である素子の測定基準とな
る電圧値Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修
正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求め、（２）当該第１
修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定し、これ
らの値より素子の概略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を
求め、検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓ
と上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２修正電流値Ｉ
2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）を求め、（３）当該第２修正電流値
Ｉ2を素子に通電し、電圧Ｖ 2 を測定し、これらの値より
素子の概略抵抗値である第３の抵抗値Ｒ3を求め、検査
対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第
３の抵抗値Ｒ3とにより第３修正電流値Ｉ3（Ｉ3＝Ｖs／
Ｒ3）を求め、（４）さらに上記（３）と実質的に同様
な工程を繰り返し、最終的に第ｎ修正電流値Ｉn（ここ
で、ｎは４以上の整数）を素子に通電し、電圧Ｖ n を測
定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第ｎ＋１
の抵抗値Ｒn+1を求めるとともに、検査対象である素子
の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の当該抵抗値Ｒn+1
を用いて、検査電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒn+1）を求め、
（５）当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う
作用をしてなるように構成される。
【００２５】また、本発明の好ましい態様として、前記
初期電流値I0は、１μＡ〜２．３ｍＡの範囲内に設定さ
れる。
【００２６】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子をサスペンション先端部
に備え、磁気記録ハードディスクからの磁気信号を検出
するためのハードディスクドライブ装置であって、当該
装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧を印
加するためのセンス電流を流しつつ磁気信号を検出をす
ることができる演算回路部を備え、該演算回路部は、素
子を破壊させることがないように設定された初期電流値
I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、これらの値より
素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を求め、素子
の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1
とによりセンス電流値Ｉsｅ（Ｉsｅ＝Ｖs／Ｒ1）を求
め、当該センス電流値Ｉsｅにより磁気信号を検出する
作用を含んでなるように構成される。
【００２７】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子をサスペンション先端部
に備え、磁気記録ハードディスクからの磁気信号を検出
するためのハードディスクドライブ装置であって、当該
装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧を印
加するためのセンス電流を流しつつ磁気信号を検出をす
ることができる演算回路部を備え、該演算回路部は、素
子を破壊させることがないように設定された初期電流値
I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、これらの値より
素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を求め、素子
の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1
とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求め、
当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定
し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２の抵抗
値Ｒ2を求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記
の第２の抵抗値Ｒ2とによりセンス電流値Ｉsｅ（Ｉsｅ
＝Ｖs／Ｒ2）を求め、当該センス電流値Ｉsｅにより磁
気信号を検出する作用を含んでなるように構成される。
【００２８】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子をサスペンション先端部
に備え、磁気記録ハードディスクからの磁気信号を検出
するためのハードディスクドライブ装置であって、当該
装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧を印
加するためのセンス電流を流しつつ磁気信号を検出をす
ることができる演算回路部を備え、該演算回路部は、素
子を破壊させることがないように設定された初期電流値
I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、これらの値より
素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を求め、素子
の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1
とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求め、
当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定
し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２の抵抗
値Ｒ2を求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記
の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２修正電流値Ｉ2（Ｉ2＝
Ｖs／Ｒ2）を求め、当該第２修正電流値Ｉ2を素子に通
電し、電圧Ｖ 2 を測定し、これらの値より素子の概略抵
抗値である第３の抵抗値Ｒ3を求め、素子の測定基準と
なる電圧値Ｖｓと上記の第３の抵抗値Ｒ3とによりセン
ス電流値Ｉsｅ（Ｉsｅ＝Ｖs／Ｒ3）を求め、当該センス
電流値Ｉsｅにより磁気信号を検出する作用を含んでな
るように構成される。
【００２９】また、本発明は、トンネルバリア層と、ト
ンネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁
性層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有
するトンネル磁気抵抗効果素子をサスペンション先端部
に備え、磁気記録ハードディスクからの磁気信号を検出
するためのハードディスクドライブ装置であって、当該
装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧を印
加するためのセンス電流を流しつつ磁気信号を検出をす
ることができる演算回路部を備え、該演算回路部は、
（１）素子を破壊させることがないように設定された初
期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、これら
の値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を求
め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１の抵
抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）
を求め、（２）当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電
し、電圧Ｖ 1 を測定し、これらの値より素子の概略抵抗
値である第２の抵抗値Ｒ2を求め、素子の測定基準とな
る電圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２修
正電流値Ｉ2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）を求め、（３）当該第２
修正電流値Ｉ2を素子に通電し、電圧Ｖ 2 を測定し、これ
らの値より素子の概略抵抗値である第３の抵抗値Ｒ3を
求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第３の
抵抗値Ｒ3とにより第３修正電流値Ｉ3（Ｉ3＝Ｖs／Ｒ
3）を求め、（４）さらに上記（３）と実質的に同様な
工程を繰り返し、最終的に第ｎ修正電流値Ｉn（ここ
で、ｎは４以上の整数）を素子に通電し、電圧Ｖ n を測
定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第ｎ＋１
の抵抗値Ｒn+1を求めるとともに、素子の測定基準とな
る電圧値Ｖｓと上記の当該抵抗値Ｒn+1を用いて、セン
ス電流値Ｉsｅ（Ｉsｅ＝Ｖs／Ｒn+1）を求め、（５）当
該センス電流値Ｉsｅにより磁気信号を検出する作用を
含んでなるように構成される。
【００３０】また、本発明の好ましい態様として、前記
初期電流値I0は、１μＡ〜２．３ｍＡの範囲内に設定さ
れる。
【００３１】いわゆる熱雑音や静電破壊の観点から、Ｔ
ＭＲ素子の抵抗値は、１〜３００Ω程度のものが使用さ
れると考えられる。従って、ＴＭＲの評価方法の基本操
作としては、ＴＭＲ素子がダメージを回避できる電圧を
求め、この電圧によりダメージを回避できる最初の電流
値を求め、当該初期電流値による通電により、抵抗値を
求め、この抵抗値を基に、所望の印加電圧となるような
電流値を用いて各種の特性評価（例えば、電磁変換特性
等）を行う。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
について詳細に説明する。
【００３３】まず、最初に、本発明の素子の特性検査方
法を説明する前に、検査対象となるトンネル磁気抵抗効
果素子１（以下、単に「ＴＭＲ素子」と称す）について
簡単に説明する。
【００３４】図１は、本発明の検査対象となるＴＭＲ素
子１の好適な一例を示す断面図である。この実施の形態
において、ＴＭＲ素子１は、スピントンネル磁気抵抗効
果を示すトンネル多層膜３を備えている。すなわち、ト
ンネル多層膜３は、トンネルバリア層３０と、トンネル
バリア層３０を挟むようにして形成された第１の強磁性
層２０と第２の強磁性層４０が積層された多層膜構造を
有している。
【００３５】このようなトンネル多層膜３の構造におい
て、さらに前記第１の強磁性層２０と第２の強磁性層４
０の外部方向にはそれぞれ、トンネル多層膜３の厚さ方
向（（α）方向）に電流を流すための一対の電極７１お
よび電極７５が積層され、電気的に接続される。すなわ
ち、図１に示される実施の形態では、基板５の上に、電
極７１、第２の強磁性層４０、トンネルバリア層３０、
第１の強磁性層２０、電極７５が順次形成される。
【００３６】２つの強磁性層２０，４０のうち、例え
ば、前記第１の強磁性層２０は、磁気情報である外部磁
場に応答して自由に磁化の向きが変えられるようないわ
ゆるフリー層として機能させられ、前記第２の強磁性層
４０は、当該強磁性層４０の磁化の向きが一定方向に固
定された磁化固定層として機能させられることが一般的
である。このような実施の態様では強磁性層４０の磁化
を固定するためのピン止め層が形成される。
【００３７】もちろん、２つの強磁性層２０，４０の位
置および機能は逆にしてもよい。
【００３８】強磁性層２０，４０を構成する材質は、高
いＴＭＲ変化量が得られるように高スピン分極材料が好
ましく、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅＣｏ，ＮｉＦ
ｅ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＣｏＮｉ等が用いられる。例え
ば、いわゆるフリー層として機能する強磁性層２０の膜
厚は、２０〜２００Å、好ましくは４０〜１００Åとさ
れる。膜厚が厚くなりすぎると、ヘッド動作時の出力が
低下する傾向があり、また、膜厚が薄くなりすぎると、
磁気特性が不安定となりヘッド動作時のノイズが増大す
るという不都合が生じる。例えば、いわゆる磁化固定層
（強磁性ピンド層）として機能する強磁性層４０の膜厚
は、１０〜５０Å、好ましくは２０〜３０Åとされる。
膜厚が厚くなりすぎると、後述するような反強磁性体に
よる磁化のピンニングが弱まり、また、膜厚が薄くなり
すぎると、ＴＭＲ変化率が減少する傾向が生じる。
【００３９】このような第１の強磁性層２０および第２
の強磁性層４０は、単層に限定されることはなく、反強
磁性型磁気結合をしている一対の磁性層と、その間に挟
まれた非磁性金属層の組み合わせからなる積層体も、特
に好ましい態様の一つである。このような積層体として
は、例えば、ＣｏＦｅ（厚さ３０Å）／Ｒｕ（厚さ７
Å）／ＣｏＦｅ（厚さ２０Å）の３層積層体からなる強
磁性層が挙げられる。
【００４０】２つの強磁性層２０，４０によって挟まれ
るトンネルバリア層３０は、Ａｌ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｇｄ
Ｏ，ＭｇＯ，Ｔａ2Ｏ5，ＭｏＯ2，ＴｉＯ2，ＷＯ2等か
ら構成される。トンネルバリア層３０の厚さは、素子の
低抵抗化のためできるだけ薄いことが望ましいが、あま
り薄すぎてピンホールが生じるとリーク電流がながれて
しまい好ましくない。一般には、５〜２０Å程度とされ
る。
【００４１】ピン止め層は図１に図示されていないが、
図１において第２の強磁性層４０の磁化をピンニングす
るためには、通常、電極７１と第２の強磁性層４０との
間に反強磁性層からなるピン止め層が形成される。２つ
の強磁性層２０，４０の機能を逆にした場合、電極７５
と第１の強磁性層２０との間に反強磁性層からなるピン
止め層が形成される。
【００４２】第２の強磁性層４０（強磁性ピンド層４
０）の磁化をピン止めするピン止め層は、そのピン止め
機能を果たすものであれば、特に限定されないが、通
常、反強磁性材料が用いられる。厚さは、通常、６０〜
３００Å程度とされる。
【００４３】このような本発明のトンネル磁気抵抗効果
素子をトンネル磁気ヘッドの一例として発展させた実施
形態が図２に示される。トンネル磁気ヘッドも本発明で
いうトンネル磁気抵抗効果素子の概念に含まれ、本発明
の検査対象となり得る。つまり、図２に示されるヘッド
形態のままで、特性検査の対象とされることもある。
【００４４】図２において好適な一例として示されてい
るトンネル磁気ヘッド２は、基板５の上に、電極７１、
ピン止め層５０、第２の強磁性層４０、トンネルバリア
層３０、第１の強磁性層２０、電極７５を順次有してお
り、さらに、電極７１と電極７５の絶縁を保持するため
の絶縁層８，８を介して、第１の強磁性層２０へバイア
ス磁界を付与するためのハードマグネット層６１，６１
が形成されている。この実施形態はピン止め層５０がボ
トムに位置するタイプを例示しているが、もちろんピン
止め層５０がトップに位置するタイプであってもよい。
このトップタイプでは、基板５の上に、電極７１、第１
の強磁性層２０、トンネルバリア層３０、第２の強磁性
層４０、ピン止め層５０、電極７５を順次有する形態を
とる。
【００４５】強磁性トンネル磁気抵抗効果について図３
を参照しつつ簡単に説明しておく。強磁性トンネル磁気
抵抗効果とは、トンネルバリア層３０を挟む一対の強磁
性層２０，４０間の積層方向に電流を流す場合に、両方
の強磁性層２０，４０間における互いの磁化の相対角度
に依存してトンネルバリア層を流れるトンネル電流が変
化する現象をいう。この場合のトンネルバリア層３０
は、薄い絶縁膜であって、トンネル磁気抵抗効果により
スピンを保存しながら電子が通過できるものである。図
３（Ａ）に示されるように両強磁性層２０，４０間にお
ける互いの磁化が平行である場合（あるいは互いの磁化
の相対角度が小さい場合）、電子のトンネル確率は高く
なるので、両者間に流れる電流の抵抗は小さくなる。こ
れとは逆に、図３（Ｂ）に示されるように両強磁性層２
０，４０間における互いの磁化が反平行である場合（あ
るいは互いの磁化の相対角度が大きい場合）、電子のト
ンネル確率は低くなるので、両者間に流れる電流の抵抗
は大きくなる。このような磁化の相対角度の変化に基づ
く抵抗変化を利用して、例えば外部磁場の検出動作が行
われる。
【００４６】このようなＴＭＲ素子（ヘッド構造のもの
も含む）については、製品の品質を保証するために例え
ば、ウエーハ状態における抵抗測定、ウエーハ状態にお
けるρ‐Ｈ（抵抗値‐外部磁場）特性、バー（Bar)状態
におけるρ‐Ｈ（抵抗値‐外部磁場）特性、ＨＧＡ(ヘ
ッドジンバルアセンブリ)状態における電磁変換特性な
どの各種の特性評価が行なわれる。
【００４７】以下、本発明のＴＭＲ素子の特性検査方法
について、詳細に説明する。
【００４８】図４には、本発明のＴＭＲ素子の特性検査
方法の好適な第１の実施形態を示すフローが示されてい
る。
【００４９】図４に示されるように、本発明ではまず最
初に、検査対象であるＴＭＲ素子を破壊させることがな
い初期電流値I0が予め設定される（ステップI-1）。
【００５０】この初期電流値I0は、２．３ｍＡ以下、特
に、１μＡ〜２．３ｍＡに設定するのがよい。このよう
な好適な初期電流値I0は、下記の要領で実験的に求めら
れる。すなわち、素子に対して、第１の印加電圧を１０
０ｍＶから、５０ｍＶまたは１００ｍＶ刻みで順次上げ
ていき、各印加電圧をかけた後の素子のＴＭＲ変化率
（％）および抵抗値(Ω)を測定し、抵抗値が１（％）程
度減少した時点で特性の劣化が開始したと判断し、さら
に、ＴＭＲ変化率（％）および抵抗値(Ω)が急激にダウ
ンした時点で、素子の破壊が生じたと判断する。本発明
に係る本発明者らが、種々の抵抗値を持つ素子において
実験データを積み重ねたところ、第１の印加電圧が７０
０ｍＶ程度までは素子の特性に変動は見られないが、そ
れを超える大きな印加電圧で特性変動が発生し、１１０
０ｍＶを超えるあたりで、素子の破壊が生じることが判
明した。このことは後述する実験例により明確になるで
あろう。
【００５１】ＴＭＲ素子の抵抗値は、いわゆる熱雑音や
静電破壊の観点から、１〜３００Ω程度のものが好適に
使用されると考えられる。従って、ＴＭＲの特性検査方
法としては、上記の抵抗範囲をカバーできればよい。従
って、抵抗値３００Ω、印加電圧７００ｍＶを考慮し
て、素子評価に際し最初に通電される初期電流値I0は、
上述のごとく２．３ｍＡ以下（例えば２．３ｍＡ）とす
ることが望ましい（ステップI-1）。なお、初期電流値I
0の下限値は、現状の最高レベルのテスターにおける分
解能であり、初期電流値I0が１μＡ未満となると抵抗の
測定値の信頼性が低くなり好ましくない。
【００５２】次いで、当該初期電流値I0を用いて、素子
の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を測定し、検査対
象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１
の抵抗値Ｒ1とにより検査電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒ1）
を定める（ステップI-2）。測定基準として定電圧法
（電圧値Ｖｓ）を用いるのは、一定の特性を有するＴＭ
Ｒ素子製品を得る場合、各素子に対してセンス電流を独
立に与えて印加電圧を一定とするのが好ましいと考えら
れるからである。
【００５３】しかる後、当該検査電流値Ｉsにより素子
の電磁変換特性等の特性検査が行なわれる（ステップI-
3）。
【００５４】図５には、本発明のＴＭＲ素子の特性検査
方法の好適な第２の実施形態を示すフローが示されてい
る。
【００５５】図５に示されるように、本発明ではまず最
初に、検査対象であるＴＭＲ素子を破壊させることがな
い初期電流値I0が予め設定される。これは上記第１の実
施形態の場合と同様であり、素子評価に際し最初に通電
される初期電流値I0は、上述のごとく２．３ｍＡ以下
（例えば２．３ｍＡ）とすることが望ましい（ステップ
II-1）。
【００５６】次いで、当該初期電流値I0を用いて、素子
の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を測定し、検査対
象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１
の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ
1）を定める（ステップII-2）。測定基準として定電圧
法（電圧値Ｖｓ）を用いるのは、上述したように一定の
特性を有する製品を得る場合、センス電流を独立に与え
て印加電圧を一定とするのが好ましいと考えられるから
である。
【００５７】次いで、当該第１修正電流値Ｉ1により素
子の概略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を測定し、検査
対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第
２の抵抗値Ｒ2とにより検査電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒ
2）を定める（ステップII-3）。
【００５８】しかる後、当該検査電流値Ｉsにより素子
の電磁変換特性等の特性検査が行なわれる（ステップII
-4）。この場合もやはり、基本的な考えとしては測定基
準として定電圧法（電圧値Ｖｓ）を用い、各素子に対し
てセンス電流を独立に与えて印加電圧を一定としてい
る。このようないわゆるフィードバック機能を有する第
２の実施形態では前記第１の実施形態よりも、より目標
とする電圧値Ｖsに近づけることが可能となる。
【００５９】図６には、本発明のＴＭＲ素子の特性検査
方法の好適な第３の実施形態を示すフローが示されてい
る。
【００６０】図６に示されるように、本発明ではまず最
初に、検査対象であるＴＭＲ素子を破壊させることがな
い初期電流値I0が予め設定される。これは上記第１の実
施形態の場合と同様であり、素子評価に際し最初に通電
される初期電流値I0は、上述のごとく２．３ｍＡ以下
（例えば２．３ｍＡ）とすることが望ましい（ステップ
III-1）。
【００６１】次いで、当該初期電流値I0を用いて、素子
の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を測定し、検査対
象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１
の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ
1）を定める（ステップIII-2）。測定基準として定電圧
法（電圧値Ｖｓ）を用いるのは、上述したように一定の
特性を有する製品を得る場合、センス電流を独立に与え
て印加電圧を一定とするのが好ましいと考えられるから
である。
【００６２】次いで、当該第１修正電流値Ｉ1により素
子の概略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を測定し、検査
対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第
２の抵抗値Ｒ2とにより第２修正電流値Ｉ2（Ｉ2＝Ｖs／
Ｒ2）を定める（ステップIII-3）。
【００６３】次いで、当該第２修正電流値Ｉ2により素
子の概略抵抗値である第３の抵抗値Ｒ3を測定し、検査
対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第
３の抵抗値Ｒ3とにより検査電流値Ｉs（Ｉ3＝Ｖs／Ｒ
3）を定める（ステップIII-4）。
【００６４】しかる後、当該検査電流値Ｉsにより素子
の電磁変換特性等の特性検査が行なわれる（ステップII
I-5）。この場合もやはり、基本的な考えとしては測定
基準として定電圧法（電圧値Ｖｓ）を用い、各素子に対
してセンス電流を独立に与えて印加電圧を一定としてい
る。このような第３の実施形態では前記第１および第２
の実施形態よりもさらに目標とする電圧値Ｖsに近づけ
ることが可能となる。
【００６５】図７には、本発明のＴＭＲ素子の特性検査
方法の好適な第４の実施形態を示すフローが示されてい
る。
【００６６】図７に示されるように、本発明ではまず最
初に、（１）検査対象であるＴＭＲ素子を破壊させるこ
とがない初期電流値I0が予め設定される。これは上記第
１の実施形態の場合と同様であり、素子評価に際し最初
に通電される初期電流値I0は、上述のごとく２．３ｍＡ
以下（例えば２．３ｍＡ）とすることが望ましい（ステ
ップIV-1）。
【００６７】次いで、（２）当該初期電流値I0を用い
て、素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を測定
し、検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと
上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ
1＝Ｖs／Ｒ1）を定める（ステップIV-2）。測定基準と
して定電圧法（電圧値Ｖｓ）を用いるのは、上述したよ
うに一定の特性を有する製品を得る場合、センス電流を
独立に与えて印加電圧を一定とするのが好ましいと考え
られるからである。
【００６８】次いで、（３）当該第１修正電流値Ｉ1に
より素子の概略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を測定
し、検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと
上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２修正電流値Ｉ2（Ｉ
2＝Ｖs／Ｒ2）を定める（ステップIV-3）。
【００６９】次いで、（４）当該第２修正電流値Ｉ2に
より素子の概略抵抗値である第３の抵抗値Ｒ3を測定
し、検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと
上記の第３の抵抗値Ｒ3とにより第３修正電流値Ｉ3（Ｉ
3＝Ｖs／Ｒ3）を定める（ステップIV-4）。
【００７０】上記第３の実施の形態では、当該第３修正
電流値Ｉ3を検査電流値Ｉsにしていたが、当該第４の実
施形態では、さらに目標とする電圧値に近づけることが
可能なようにフィードバックの回数を増やし、求める修
正電流値を第４修正電流値以上のものに発展させてい
る。
【００７１】すなわち、（５）さらに上記（４）と実質
的に同様な工程を繰り返し、最終的に第ｎ修正電流値Ｉ
n（ここで、ｎは４以上の整数）により素子の概略抵抗
値である第ｎ＋１の抵抗値Ｒn+1を測定するとともに、
検査対象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記
の当該抵抗値Ｒn+1を用いて、検査電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs
／Ｒn+1）を定める（複数の工程を含み得るが、ここで
は一まとめにして、ステップIV-5と称する）、
【００７２】しかる後、（６）当該検査電流値Ｉsによ
り素子の電磁変換特性等の特性検査が行なわれる（ステ
ップIV-6）。この場合もやはり、基本的な考えとしては
測定基準として定電圧法（電圧値Ｖｓ）を用い、各素子
に対してセンス電流を独立に与えて印加電圧を一定とし
ている。このような第４の実施形態では前記第１、２お
よび第３の実施形態よりも、さらに目標とする電圧値Ｖ
sに近づけることが可能となる。
【００７３】上記の特性検査方法は、具体的にテスター
等の特性検査装置の演算回路部にプログラムとして組み
込まれて用いられるのが一般的である。これにより操作
の簡便さ、検査の正確さが実現できる。
【００７４】具体的な特性検査装置１００の一例が図８
に示される。この図８において、ＴＭＲ素子の特性検査
装置１００は、装置本体１１０と素子接続コード１２０
（素子接続端子部１２２，１２２）を有し、当該装置本
体１１０内には、トンネル多層膜の積層方向に、任意の
電圧を印加するための検査電流を流しつつ特性評価をす
ることができる演算回路部１０７が備えつけられてい
る。演算回路部１０７では上述した第１〜第４の実施形
態の特性検査方法が実質的に行えるプログラムが組み込
まれている。なお、特性検査装置１００において、初期
電流値I0は、予め実験的に求められており、オペレータ
により適切な初期電流値I0がインプットされることにな
る。
【００７５】上記の特性検査装置１００の演算回路部１
０７と実質的に同じ作用をする演算回路を、いわゆるハ
ードディスクドライブ装置に組み込んで用いることも好
ましい態様である。ハードディスクドライブ装置の好適
な一例が図１２（Ａ）,（Ｂ）に示される。図１２
（Ａ）はハードディスクドライブ装置１００の内部を分
かり易く表した正面図、図１２（Ｂ）は、その正面図で
ある。ハードディスクドライブ装置１００は、アクチュ
エータ２５０と、このアクチュエータ２５０に接続され
た硬質アーム１２０と、硬質アーム１２０に連接された
サスペンション１３０と、サスペンション１３０の先端
部に接続されたスライダ２００およびＴＭＲヘッド２を
備えている。ＴＭＲヘッド２は、ディスク駆動モータ２
１０に接合され回転する磁気記録ディスク２２０からの
磁気信号を検出できるようになっており、検出のための
センス電流がＴＭＲヘッド２に流れるようになってい
る。図１２に示される実施の形態では、硬質アーム１２
０の上に集積回路部３５０が配置されており、この回路
３５０の中に、任意の電圧をＴＭＲ素子に印加できるよ
うにセンス電流値Ｉsｅを決める演算回路部１０７が組
み込まれている。なお、集積回路部３５０は硬質アーム
１２０の上に配置しなければならないものではなく、ハ
ードディスクドライブ装置１００内であればどこに設置
してもよい。演算回路部１０７の作用は上述してきた作
用と実質的に同じであるが、ハードディスクドライブ装
置１００としての演算回路部１０７の作用を念のために
記載すると以下のようになる。
【００７６】すなわち、第１の態様として、演算回路部
１０７は、素子を破壊させることがないように設定され
た初期電流値I0を用いて、素子の概略抵抗値である第１
の抵抗値Ｒ1を測定し、素子の測定基準となる電圧値Ｖ
ｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とによりセンス電流値Ｉsｅ
（Ｉsｅ＝Ｖs／Ｒ1）を定め、当該センス電流値Ｉsｅに
より磁気信号を検出する作用を含んでなるように構成さ
れる。
【００７７】また、第２の態様として、演算回路部１０
７は、素子を破壊させることがないように設定された初
期電流値I0を用いて、素子の概略抵抗値である第１の抵
抗値Ｒ1を測定し、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと
上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ
1＝Ｖs／Ｒ1）を定め、当該第１修正電流値Ｉ1により素
子の概略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を測定し、素子
の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗値Ｒ2
とによりセンス電流値Ｉsｅ（Ｉsｅ＝Ｖs／Ｒ2）を定
め、当該センス電流値Ｉsｅにより磁気信号を検出する
作用を含んでなるように構成される。
【００７８】また、第３の態様として、演算回路部１０
７は、素子を破壊させることがないように設定された初
期電流値I0を用いて、素子の概略抵抗値である第１の抵
抗値Ｒ1を測定し、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと
上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ
1＝Ｖs／Ｒ1）を定め、当該第１修正電流値Ｉ1により素
子の概略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を測定し、素子
の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗値Ｒ2
とにより第２修正電流値Ｉ2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）を定め、
当該第２修正電流値Ｉ2により素子の概略抵抗値である
第３の抵抗値Ｒ3を測定し、素子の測定基準となる電圧
値Ｖｓと上記の第３の抵抗値Ｒ3とによりセンス電流値
Ｉsｅ（Ｉsｅ＝Ｖs／Ｒ3）を定め、当該センス電流値Ｉ
sｅにより磁気信号を検出する作用を含んでなるように
構成される。
【００７９】また、第４の態様として、演算回路部１０
７は、（１）素子を破壊させることがないように設定さ
れた初期電流値I0を用いて、素子の概略抵抗値である第
１の抵抗値Ｒ1を測定し、素子の測定基準となる電圧値
Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値
Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を定め、（２）当該第１修正電流
値Ｉ1により素子の概略抵抗値である第２の抵抗値Ｒ2を
測定し、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第２
の抵抗値Ｒ2とにより第２修正電流値Ｉ2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ
2）を定め、（３）当該第２修正電流値Ｉ2により素子の
概略抵抗値である第３の抵抗値Ｒ3を測定し、素子の測
定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第３の抵抗値Ｒ3とに
より第３修正電流値Ｉ3（Ｉ3＝Ｖs／Ｒ3）を定め、
（４）さらに上記（３）と実質的に同様な工程を繰り返
し、最終的に第ｎ修正電流値Ｉn（ここで、ｎは４以上
の整数）により素子の概略抵抗値である第ｎ＋１の抵抗
値Ｒn+1を測定するとともに、素子の測定基準となる電
圧値Ｖｓと上記の当該抵抗値Ｒn+1を用いて、センス電
流値Ｉsｅ（Ｉsｅ＝Ｖs／Ｒn+1）を定め、（５）当該セ
ンス電流値Ｉsｅにより磁気信号を検出する作用を含ん
でなるように構成される。
【００８０】なお、いずれの実施の形態の場合も、初期
電流値I0は、上述したように１μＡ〜２．３ｍＡの範囲
内に設定される。
【００８１】
【実施例】上述してきたＴＭＲ素子の特性検査方法に関
する発明を、以下に示す具体的実施例によりさらに詳細
に説明する。
【００８２】（実験例Ｉ）
【００８３】下記に示すようなトンネル磁気抵抗効果素
子サンプルを作製した。すなわち、基板５（Ａｌ２Ｏ３
付きのＡｌＴｉＣ）の上に、電極層７１（Ｔａ；厚さ５
０Å）、いわゆるフリー層として機能する強磁性層２０
（ＮｉＦｅ層（厚さ１００Å）とＣｏＦｅ（厚さ２０
Å）の積層体）、トンネルバリア層３０（酸化アルミニ
ウム；厚さ１０Å）、磁化方向が検出磁界方向に固定さ
れたいわゆるピンニングされた強磁性層４０（ＣｏＦ
ｅ；厚さ３０Å）、強磁性層４０の磁化をピンニングす
るためのピン止め層５０（ＲｕＲｈＭｎ；厚さ１００
Å）、電極層７５（Ｔａ；厚さ５０Å）を順次、薄膜積
層してサンプルを作製した。完成した素子サイズは１μ
ｍ×１μｍの大きさとした。このように膜設計されたＴ
ＭＲ素子を２つ作製した。この２つのＴＭＲ素子は、同
じ設計仕様のもとに作製されたものであるから、両者は
同じ特性を示すはずであるが、わずかな膜構成のバラツ
キにより両者の特性は異なる。この特性バラツキは、特
に、トンネルバリア層３０の膜厚や膜物性のわずかな違
いによるところが大きい。
【００８４】これらのＴＭＲ素子サンプル（便宜上、素
子サンプルI-1、素子サンプルI-2とする）を用いて、下
記の要領で印加電圧耐性評価を行った。
【００８５】印加電圧耐性評価
【００８６】すなわち、下記表１および表２に示すよう
に、素子サンプルI-1、素子サンプルI-2に対して、第１
の印加電圧を１００ｍＶから、５０ｍＶまたは１００ｍ
Ｖ刻みで順次上げていき、各印加電圧をかけた後の素子
の抵抗値(Ω)およびＴＭＲ変化率（％）を下記の要領で
測定した。抵抗値が１（％）程度減少した時点で特性の
劣化が開始したと判断し、さらに、ＴＭＲ変化率（％）
および抵抗値(Ω)が急激にダウンした時点で、素子の破
壊が生じたと判断した。
【００８７】（１）抵抗値Ｒ(Ω)
【００８８】１μｍ2の大きさのサンプルに印加される
電圧がゼロ磁界で５０ｍＶ程度となるように定電流を流
し、±９００（Ｏｅ）の磁界を印加した時の電圧の最小
値から抵抗値Ｒminを求め、これを抵抗値Ｒ(Ω)とし
た。
【００８９】（２）ＴＭＲ変化率（％）
【００９０】サンプルに印加される電圧の最小値が５０
ｍＶ程度となるように定電流を流し、±９００（Ｏｅ）
の磁界を印加した時の電圧の最小値から最小抵抗値Ｒmi
nを求め、また、電圧の最大値から最大抵抗値Ｒmaxを求
め、以下の算出式（１）からＴＭＲ変化率（％）を求め
た。
【００９１】 ＴＭＲ変化率（％）＝（Ｒmax−Ｒmin）／Ｒmin ×１００ …式（１）
【００９２】
【表１】
【００９３】
【表２】
【００９４】また、表１および表２のデータをそれぞれ
図９および図１０のグラフに示した。これらの結果よ
り、素子サンプルI-1では、印加電圧１０００ｍＶで、
抵抗値が１（％）程度減少し、特性の変化が見られるよ
うになっている。さらに、１３５０ｍＶ付近までいく
と、素子の破壊が生じていることがわかる。素子サンプ
ルI-2では、印加電圧９５０ｍＶで、抵抗値が１（％）
程度減少し、特性の変化が見られるようになっている。
さらに、１２００ｍＶ付近までいくと、素子の破壊が生
じていることがわかる。
【００９５】（実験例II）
【００９６】上記実験例Ｉのサンプル仕様に基づいてさ
らに複数個のサンプルを同様な仕様で作製した（サンプ
ルII-1〜サンプルII-18）。これらのＴＭＲ素子は、同
じ設計仕様のもとに作製されたものであるから、本来全
てのサンプルは同じ特性を示すはずであるが、わずかな
膜構成のバラツキによりこれら全てのサンプルの特性は
異なる。これらのサンプルについて上記実験例Ｉに準じ
て印加電圧耐性評価を行った。その結果として、抵抗値
が１（％）減少するに至った時の第１の印加電圧（ＴＭ
Ｒ特性変化電圧）および、素子が破壊するに至った時の
第１の印加電圧（ＴＭＲブレイクダウン電圧）を調べ
た。
【００９７】結果を下記表３に示し、さらに表３のデー
タを図１１のグラフに示した。
【００９８】
【表３】
【００９９】表３の結果より、素子にダメージを与えず
破壊させない第１の印加電圧は７００ｍＶが好適と考え
られ、また、実用化される素子の抵抗値は１〜３００Ω
であることを考えれば、素子評価の一番初めに２．３ｍ
Ａ（３００Ωの場合で、印加電圧が７００ｍＶ）以上の
通電を行なわないことが重要である。すなわち、初期電
流値I0は、２．３ｍＡを超えてはならない。
【０１００】（実験例III）
【０１０１】上記表３に示される各サンプルについて、
上記本発明の第１の実施形態〜第４の実施形態（第４の
実施形態の場合、ｎ＝４とした）のそれぞれの検査方法
で、実際に、特性検査を行った。その結果、素子を破壊
することなく効率よく検査できることが確認された。
【０１０２】
【発明の効果】上記の結果より本発明の効果は明らかで
ある。すなわち、本発明は、トンネルバリア層と、トン
ネルバリア層を挟むようにして形成された第１の強磁性
層と第２の強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有す
るトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法であって、
該方法は、検査対象である素子を破壊させることがない
初期電流値I0を予め設定する工程と、当該初期電流値I0
を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、これらの値より素
子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を求め、検査対
象である素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１
の抵抗値Ｒ1とにより検査電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒ1）
を求める工程と、当該検査電流値Ｉsにより素子の特性
検査を行う工程と、を含んでなるように構成しているの
で、「素子にダメージを与えたり破壊させることなく」
しかも「効率良く」、素子の特性を導出することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の強磁性トンネル磁気抵抗効果
素子の好適な一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の強磁性トンネル磁気抵抗効果
素子をトンネル磁気ヘッドに適用させた場合の一例を示
す断面図である。
【図３】図３（Ａ）および（Ｂ）は、強磁性トンネル磁
気抵抗効果を説明するための概略説明図である。
【図４】図４は、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の
特性検査方法の一形態を示すフロー図である。
【図５】図５は、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の
特性検査方法の一形態を示すフロー図である。
【図６】図６は、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の
特性検査方法の一形態を示すフロー図である。
【図７】図７は、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の
特性検査方法の一形態を示すフロー図である。
【図８】図８は、特性検査装置の一例を示す概略図であ
る。
【図９】図９は、表１のデータをグラフ化したものであ
り、素子サンプルＩ−１における、第１の印加電圧に対
する抵抗値およびＴＭＲ変化率との関係を示すグラフで
ある。
【図１０】図１０は、表２のデータをグラフ化したもの
であり、素子サンプルＩ−２における、第１の印加電圧
に対する抵抗値およびＴＭＲ変化率との関係を示すグラ
フである。
【図１１】図１１は、表３の各素子サンプルのデータを
まとめたものであり、各素子の抵抗値と、ＴＭＲ特性変
化電圧およびＴＭＲブレイクダウン電圧をプロットした
図面である。
【図１２】図１２（Ａ）は、ハードディスクドライブ装
置の内部を分かり易く表した正面図、図１２（Ｂ）は、
その正面図である。
【符号の説明】
１…トンネル磁気抵抗効果素子 ３…トンネル多層膜 ５…基板 ２０…第１の強磁性層 ３０…トンネルバリア層 ４０…第２の強磁性層 ７１，７５…電極(層) １００…特性検査装置 １０７…演算回路部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 5/455 G01R 33/09 G11B 5/39 H01L 43/00

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 トンネルバリア層と、トンネルバリア層
    を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の強
    磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁
    気抵抗効果素子の特性検査方法であって、 該方法は、 検査対象である素子を破壊させることがない初期電流値
    I0を予め設定する工程と、 当該初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、
    これらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ
    1を求め、検査対象である素子の測定基準となる電圧値
    Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより検査電流値Ｉs
    （Ｉs＝Ｖs／Ｒ1）を求める工程と、 当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う工程
    と、 を含んでなることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素
    子の特性検査方法。
  2. 【請求項２】 トンネルバリア層と、トンネルバリア層
    を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の強
    磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁
    気抵抗効果素子の特性検査方法であって、 該方法は、 検査対象である素子を破壊させることがない初期電流値
    I0を予め設定する工程と、 当該初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、
    これらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ
    1を求め、検査対象である素子の測定基準となる電圧値
    Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値
    Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求める工程、 当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２の抵抗
    値Ｒ2を求め、検査対象である素子の測定基準となる電
    圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより検査電流値
    Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒ2）を求め、 当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う工程
    と、 を含んでなることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素
    子の特性検査方法。
  3. 【請求項３】 トンネルバリア層と、トンネルバリア層
    を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の強
    磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁
    気抵抗効果素子の特性検査方法であって、 該方法は、 検査対象である素子を破壊させることがない初期電流値
    I0を予め設定する工程と、 当該初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、
    これらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ
    1を求め、検査対象である素子の測定基準となる電圧値
    Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値
    Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求める工程と、 当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２の抵抗
    値Ｒ2を求め、検査対象である素子の測定基準となる電
    圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２修正電
    流値Ｉ2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）を求める工程と、 当該第２修正電流値Ｉ2を素子に通電し、電圧Ｖ 2 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第３の抵抗
    値Ｒ3を求め、検査対象である素子の測定基準となる電
    圧値Ｖｓと上記の第３の抵抗値Ｒ3とにより検査電流値
    Ｉs（Ｉ3＝Ｖs／Ｒ3）を求める工程と、 当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う工程
    と、 を含んでなることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素
    子の特性検査方法。
  4. 【請求項４】 トンネルバリア層と、トンネルバリア層
    を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の強
    磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁
    気抵抗効果素子の特性検査方法であって、 該方法は、 （１）検査対象である素子を破壊させることがない初期
    電流値I0を予め設定する工程と、 （２）当該初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測
    定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵
    抗値Ｒ1を求め、検査対象である素子の測定基準となる
    電圧値Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正
    電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求める工程と、 （３）当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1
    を測定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２
    の抵抗値Ｒ2を求め、検査対象である素子の測定基準と
    なる電圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２
    修正電流値Ｉ2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）を求める工程と、 （４）当該第２修正電流値Ｉ2を素子に通電し、電圧Ｖ 2
    を測定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第３
    の抵抗値Ｒ3を求め、検査対象である素子の測定基準と
    なる電圧値Ｖｓと上記の第３の抵抗値Ｒ3とにより第３
    修正電流値Ｉ3（Ｉ3＝Ｖs／Ｒ3）を求める工程と、 （５）さらに上記（４）と実質的に同様な工程を繰り返
    し、最終的に第ｎ修正電流値Ｉn（ここで、ｎは４以上
    の整数）を素子に通電し、電圧Ｖ n を測定し、これらの
    値より素子の概略抵抗値である第ｎ＋１の抵抗値Ｒn+1
    を求めるとともに、検査対象である素子の測定基準とな
    る電圧値Ｖｓと上記の当該抵抗値Ｒn+1を用いて、検査
    電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒn+1）を求める工程と、 （６）当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う
    工程と、 を含んでなることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素
    子の特性検査方法。
  5. 【請求項５】 前記初期電流値I0は、１μＡ〜２．３ｍ
    Ａの範囲内に設定される請求項１ないし請求項４のいず
    れかに記載の強磁性トンネル磁気抵抗効果素子の特性検
    査方法。
  6. 【請求項６】 トンネルバリア層と、トンネルバリア層
    を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の強
    磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁
    気抵抗効果素子の特性検査装置であって、 該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧を
    印加するための検査電流を流しつつ特性評価をすること
    ができる演算回路部を備え、 該演算回路部は、検査対象である素子を破壊させること
    がないように設定された初期電流値I0を素子に通電し、
    電圧Ｖ 0 を測定し、これらの値より素子の概略抵抗値で
    ある第１の抵抗値Ｒ1を求め、検査対象である素子の測
    定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とに
    より検査電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒ1）を求め、当該検査
    電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う作用をしてなる
    ことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査
    装置。
  7. 【請求項７】 トンネルバリア層と、トンネルバリア層
    を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の強
    磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁
    気抵抗効果素子の特性検査装置であって、 該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧を
    印加するための検査電流を流しつつ特性評価をすること
    ができる演算回路部を備え、 該演算回路部は、検査対象である素子を破壊させること
    がないように設定された初期電流値I0を素子に通電し、
    電圧Ｖ 0 を測定し、これらの値より素子の概略抵抗値で
    ある第１の抵抗値Ｒ1を求め、検査対象である素子の測
    定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とに
    より第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求め、 当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２の抵抗
    値Ｒ2を求め、検査対象である素子の測定基準となる電
    圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより検査電流値
    Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒ2）を求め、 当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う作用を
    してなることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の
    特性検査装置。
  8. 【請求項８】 トンネルバリア層と、トンネルバリア層
    を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の強
    磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁
    気抵抗効果素子の特性検査装置であって、 該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧を
    印加するための検査電流を流しつつ特性評価をすること
    ができる演算回路部を備え、 該演算回路部は、検査対象である素子を破壊させること
    がないように設定された初期電流値I0を素子に通電し、
    電圧Ｖ 0 を測定し、これらの値より素子の概略抵抗値で
    ある第１の抵抗値Ｒ1を求め、検査対象である素子の測
    定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とに
    より第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求め、 当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２の抵抗
    値Ｒ2を求め、検査対象である素子の測定基準となる電
    圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２修正電
    流値Ｉ2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）を求め、 当該第２修正電流値Ｉ2を素子に通電し、電圧Ｖ 2 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第３の抵抗
    値Ｒ3を求め、検査対象である素子の測定基準となる電
    圧値Ｖｓと上記の第３の抵抗値Ｒ3とにより検査電流値
    Ｉs（Ｉ3＝Ｖs／Ｒ3）を求め、 当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う作用を
    してなることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の
    特性検査装置。
  9. 【請求項９】 トンネルバリア層と、トンネルバリア層
    を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の強
    磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁
    気抵抗効果素子の特性検査装置であって、 該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧を
    印加するための検査電流を流しつつ特性評価をすること
    ができる演算回路部を備え、 該演算回路部は、 （１）検査対象である素子を破壊させることがないよう
    に設定された初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を
    測定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第１の
    抵抗値Ｒ1を求め、検査対象である素子の測定基準とな
    る電圧値Ｖｓと上記の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修
    正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）を求め、 （２）当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1
    を測定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２
    の抵抗値Ｒ2を求め、検査対象である素子の測定基準と
    なる電圧値Ｖｓと上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２
    修正電流値Ｉ2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）を求め、 （３）当該第２修正電流値Ｉ2を素子に通電し、電圧Ｖ 2
    を測定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第３
    の抵抗値Ｒ3を求め、検査対象である素子の測定基準と
    なる電圧値Ｖｓと上記の第３の抵抗値Ｒ3とにより第３
    修正電流値Ｉ3（Ｉ3＝Ｖs／Ｒ3）を求め、 （４）さらに上記（３）と実質的に同様な工程を繰り返
    し、最終的に第ｎ修正電流値Ｉn（ここで、ｎは４以上
    の整数）を素子に通電し、電圧Ｖ n を測定し、これらの
    値より素子の概略抵抗値である第ｎ＋１の抵抗値Ｒn+1
    を求めるとともに、検査対象である素子の測定基準とな
    る電圧値Ｖｓと上記の当該抵抗値Ｒn+1を用いて、検査
    電流値Ｉs（Ｉs＝Ｖs／Ｒn+1）を求め、 （５）当該検査電流値Ｉsにより素子の特性検査を行う
    作用をしてなることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果
    素子の特性検査装置。
  10. 【請求項１０】 前記初期電流値I0は、１μＡ〜２．３
    ｍＡの範囲内に設定される請求項６ないし請求項９のい
    ずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果素子の特性検査装
    置。
  11. 【請求項１１】 トンネルバリア層と、トンネルバリア
    層を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の
    強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル
    磁気抵抗効果素子をサスペンション先端部に備え、磁気
    記録ハードディスクからの磁気信号を検出するためのハ
    ードディスクドライブ装置であって、 当該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧
    を印加するためのセンス電流を流しつつ磁気信号を検出
    をすることができる演算回路部を備え、 該演算回路部は、素子を破壊させることがないように設
    定された初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗
    値Ｒ1を求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記
    の第１の抵抗値Ｒ1とによりセンス電流値Ｉsｅ（Ｉsｅ
    ＝Ｖs／Ｒ1）を求め、 当該センス電流値Ｉsｅにより磁気信号を検出する作用
    を含んでなることを特徴とするハードディスクドライブ
    装置。
  12. 【請求項１２】 トンネルバリア層と、トンネルバリア
    層を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の
    強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル
    磁気抵抗効果素子をサスペンション先端部に備え、磁気
    記録ハードディスクからの磁気信号を検出するためのハ
    ードディスクドライブ装置であって、 当該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧
    を印加するためのセンス電流を流しつつ磁気信号を検出
    をすることができる演算回路部を備え、 該演算回路部は、素子を破壊させることがないように設
    定された初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗
    値Ｒ1を求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記
    の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝
    Ｖs／Ｒ1）を求め、 当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２の抵抗
    値Ｒ2を求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記
    の第２の抵抗値Ｒ2とによりセンス電流値Ｉsｅ（Ｉsｅ
    ＝Ｖs／Ｒ2）を求め、 当該センス電流値Ｉsｅにより磁気信号を検出する作用
    を含んでなることを特徴とするハードディスクドライブ
    装置。
  13. 【請求項１３】 トンネルバリア層と、トンネルバリア
    層を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の
    強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル
    磁気抵抗効果素子をサスペンション先端部に備え、磁気
    記録ハードディスクからの磁気信号を検出するためのハ
    ードディスクドライブ装置であって、 当該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧
    を印加するためのセンス電流を流しつつ磁気信号を検出
    をすることができる演算回路部を備え、 該演算回路部は、素子を破壊させることがないように設
    定された初期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗
    値Ｒ1を求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記
    の第１の抵抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝
    Ｖs／Ｒ1）を求め、 当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２の抵抗
    値Ｒ2を求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記
    の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２修正電流値Ｉ2（Ｉ2＝
    Ｖs／Ｒ2）を求め、 当該第２修正電流値Ｉ2を素子に通電し、電圧Ｖ 2 を測定
    し、これらの値より素子の概略抵抗値である第３の抵抗
    値Ｒ3を求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記
    の第３の抵抗値Ｒ3とによりセンス電流値Ｉsｅ（Ｉsｅ
    ＝Ｖs／Ｒ3）を求め、 当該センス電流値Ｉsｅにより磁気信号を検出する作用
    を含んでなることを特徴とするハードディスクドライブ
    装置。
  14. 【請求項１４】 トンネルバリア層と、トンネルバリア
    層を挟むようにして形成された第１の強磁性層と第２の
    強磁性層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル
    磁気抵抗効果素子をサスペンション先端部に備え、磁気
    記録ハードディスクからの磁気信号を検出するためのハ
    ードディスクドライブ装置であって、 当該装置は、トンネル多層膜の積層方向に、任意の電圧
    を印加するためのセンス電流を流しつつ磁気信号を検出
    をすることができる演算回路部を備え、 該演算回路部は、 （１）素子を破壊させることがないように設定された初
    期電流値I0を素子に通電し、電圧Ｖ 0 を測定し、これら
    の値より素子の概略抵抗値である第１の抵抗値Ｒ1を求
    め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと上記の第１の抵
    抗値Ｒ1とにより第１修正電流値Ｉ1（Ｉ1＝Ｖs／Ｒ1）
    を求め、 （２）当該第１修正電流値Ｉ1を素子に通電し、電圧Ｖ 1
    を測定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第２
    の抵抗値Ｒ2を求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓ
    と上記の第２の抵抗値Ｒ2とにより第２修正電流値Ｉ
    2（Ｉ2＝Ｖs／Ｒ2）を求め、 （３）当該第２修正電流値Ｉ2を素子に通電し、電圧Ｖ 2
    を測定し、これらの値より素子の概略抵抗値である第３
    の抵抗値Ｒ3を求め、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓ
    と上記の第３の抵抗値Ｒ3とにより第３修正電流値Ｉ
    3（Ｉ3＝Ｖs／Ｒ3）を求め、 （４）さらに上記（３）と実質的に同様な工程を繰り返
    し、最終的に第ｎ修正電流値Ｉn（ここで、ｎは４以上
    の整数）を素子に通電し、電圧Ｖ n を測定し、これらの
    値より素子の概略抵抗値である第ｎ＋１の抵抗値Ｒn+1
    を求めるとともに、素子の測定基準となる電圧値Ｖｓと
    上記の当該抵抗値Ｒn+1を用いて、センス電流値Ｉsｅ
    （Ｉsｅ＝Ｖs／Ｒn+1）を求め、 （５）当該センス電流値Ｉsｅにより磁気信号を検出す
    る作用を含んでなることを特徴とするハードディスクド
    ライブ装置。
  15. 【請求項１５】 前記初期電流値I0は、１μＡ〜２．３
    ｍＡの範囲内に設定される請求項１１ないし請求項１４
    のいずれかに記載のハードディスクドライブ装置。
JP19695999A 1999-07-12 1999-07-12 トンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法および特性検査装置、ならびにハードディスクドライブ装置 Expired - Fee Related JP3382181B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19695999A JP3382181B2 (ja) 1999-07-12 1999-07-12 トンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法および特性検査装置、ならびにハードディスクドライブ装置
US09/542,996 US6473257B1 (en) 1999-07-12 2000-04-04 Method and apparatus for measuring characteristics of ferromagnetic tunnel magnetoresistance effect element, and hard disk drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19695999A JP3382181B2 (ja) 1999-07-12 1999-07-12 トンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法および特性検査装置、ならびにハードディスクドライブ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001023131A JP2001023131A (ja) 2001-01-26
JP3382181B2 true JP3382181B2 (ja) 2003-03-04

Family

ID=16366503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19695999A Expired - Fee Related JP3382181B2 (ja) 1999-07-12 1999-07-12 トンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法および特性検査装置、ならびにハードディスクドライブ装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6473257B1 (ja)
JP (1) JP3382181B2 (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2002093564A1 (ja) * 2001-05-16 2004-09-02 株式会社日立製作所 磁気再生ヘッドの駆動方法、及び磁気記録再生装置
JP2003008101A (ja) * 2001-06-20 2003-01-10 Ricoh Co Ltd トンネル磁気抵抗効果素子及びこの素子を用いた方位検知システム
JP3673796B2 (ja) * 2003-01-14 2005-07-20 Ｔｄｋ株式会社 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置
JP3895281B2 (ja) * 2003-02-18 2007-03-22 Ｔｄｋ株式会社 パターン形成方法、これを用いた磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドの製造方法、並びに、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置
JP3936312B2 (ja) * 2003-06-24 2007-06-27 Ｔｄｋ株式会社 磁気抵抗効果素子の製造方法、並びに、磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置
JP4165416B2 (ja) * 2004-03-05 2008-10-15 Ｔｄｋ株式会社 トンネル磁気抵抗効果素子の検査方法及び装置
JP2005311167A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Tdk Corp トンネル磁気抵抗効果素子の検査方法及び装置
JP3770273B2 (ja) * 2004-07-28 2006-04-26 Ｔｄｋ株式会社 トンネル磁気抵抗効果素子の検査方法及び装置、並びにトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法
JP2006269907A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Tdk Corp トンネル磁気抵抗効果素子の検査方法及び装置、トンネル磁気抵抗効果素子の製造方法、並びにトンネル磁気抵抗効果素子
US7564235B2 (en) * 2006-08-11 2009-07-21 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Determination of magnetic read head properties
JP2008177397A (ja) * 2007-01-19 2008-07-31 Fujitsu Ltd 薄膜抵抗測定方法およびトンネル磁気抵抗素子の製造方法
US7804657B1 (en) 2007-06-11 2010-09-28 Western Digital Technologies, Inc. Setting an operating bias current for a magnetoresistive head using ratio of target voltage and measured voltage
US7872824B1 (en) 2007-06-11 2011-01-18 Western Digital (Fremont), Llc Setting an operating bias current for a magnetoresistive head by computing a target operating voltage
US8120353B2 (en) * 2008-04-28 2012-02-21 International Business Machines Corporation Methods for detecting damage to magnetoresistive sensors
US7760458B1 (en) 2008-08-12 2010-07-20 Western Digital Technologies, Inc. Disk drive adjusting head bias during servo synchronization to compensate for over/under sensitivity
US8008912B1 (en) 2008-12-16 2011-08-30 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for testing P2 stiffness of a magnetoresistance transducer at the wafer level
TWI410651B (zh) * 2010-12-31 2013-10-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 硬碟電源電氣參數監控裝置
US10311902B2 (en) 2014-09-30 2019-06-04 International Business Machines Corporation Measuring and analyzing electrical resistance in tunneling magnetoresist sensors to identify damaged sensors
US9502056B1 (en) * 2016-03-28 2016-11-22 Tdk Corporation Magnetoresistance element including a stack having a sidewall, and an insulating layer in contact with the sidewall
US10422829B2 (en) 2016-06-27 2019-09-24 International Business Machines Corporation Diagnostics in TMR sensors
US9620154B1 (en) * 2016-09-08 2017-04-11 International Business Machines Corporation Characterization of dielectric breakdown in TMR sensors
US11391787B2 (en) * 2020-03-05 2022-07-19 Seagate Technology Llc HGA circuitry testing systems, methods, and devices

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6047223A (ja) * 1983-08-25 1985-03-14 Sony Corp 磁気抵抗効果型磁気ヘツド
US5986839A (en) * 1996-09-17 1999-11-16 International Business Machines Corporation Electronic magnetoresistive sensor biasing using a transducer equivalent circuit and current sources
JP3142782B2 (ja) * 1996-09-30 2001-03-07 富士通株式会社 磁気抵抗効果型磁気ヘッドのバイアス電流の調整装置とその調整方法及び磁気記憶装置
US5790334A (en) * 1996-10-02 1998-08-04 International Business Machines Corporation Circuit and method for optimizing bias supply in a magnetoresistive head based on the thermal properties of the MR head itself
US6134060A (en) * 1997-06-10 2000-10-17 Stmicroelectronics, Inc. Current bias, current sense for magneto-resistive preamplifier, preamplifying integrated circuit, and related methods
US6069761A (en) * 1998-03-30 2000-05-30 Quantum Corporation Apparatus, and associated method, for protecting a magnetoresistive sensor from damage during a thermal asperity event

Also Published As

Publication number Publication date
US6473257B1 (en) 2002-10-29
JP2001023131A (ja) 2001-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3382181B2 (ja) トンネル磁気抵抗効果素子の特性検査方法および特性検査装置、ならびにハードディスクドライブ装置
US7609490B2 (en) Magnetoresistive device, thin film magnetic head, head gimbal assembly, head arm assembly, magnetic disk apparatus, synthetic antiferromagnetic magnetization pinned layer, magnetic memory cell, and current sensor
US8008912B1 (en) Method and system for testing P2 stiffness of a magnetoresistance transducer at the wafer level
US6529353B2 (en) Magnetoresistive tunnel junction element with bias magnetic field applying layer
US6344954B1 (en) Magneto-resistive tunnel junction head with specific flux guide structure
US20060002031A1 (en) Magnetic sensing device and method of forming the same
US7916434B2 (en) Tunnel magnetoresistive effect element with limited electric popping output voltage
KR100330950B1 (ko) 스핀밸브형 자기저항 박막소자
JP2008052818A (ja) ヘッド素子の検査方法及びヘッドの評価が可能な磁気記録再生装置
US8085038B2 (en) Method for testing noise of thin-film magnetic head, and magnetic disk drive apparatus with noise testing function
US6621666B2 (en) Magnetoresistive-effect element having electrode layers oppositely disposed on main surfaces of a magnetoresistive-effect thin film having hard magnetic bias layers with a particular resistivity
JP3269999B2 (ja) 薄膜磁気ヘッドの製造方法
US7805828B2 (en) Method of manufacturing thin-film magnetic head
US7075294B2 (en) Method of inspecting thin-film magnetic head and method of making thin-film magnetic head
JP3521755B2 (ja) 磁気抵抗効果素子の磁区制御バイアス磁界測定方法及び装置
JPH11273034A (ja) 磁気センサ、薄膜磁気ヘッド及び該薄膜磁気ヘッドの製造方法
JP2001217478A (ja) 磁気抵抗素子
US20090237094A1 (en) Method for evaluating magnetoresistive element
JP2002025024A (ja) 磁気ヘッドの寿命を試験する方法及び装置
US7934309B2 (en) Methods of fabricating exchange-coupling film, magnetoresistive element, and thin-film magnetic head
JP3330891B2 (ja) 磁気抵抗効果素子
JP2002124719A (ja) 磁気抵抗効果装置およびその製造方法ならびに薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法
JP2007048388A (ja) 磁気ヘッドおよび磁気ヘッド作製方法、並びに、磁気記録再生装置
JP2006216202A (ja) 薄膜磁気ヘッドの評価方法
JP2005063598A (ja) 薄膜磁気ヘッドの検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20021203

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081220

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091220

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091220

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101220

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101220

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111220

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111220

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121220

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121220

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131220

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees